JPH03244529A - 熱可塑性コンポジット用シート状物およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は補強繊維と熱可塑性樹脂マ）　ＩＪフックスが
均一に分布したコンポジット成形体を簡易に作りうるシ
ート状物に関するものである。

（従来の技術） 従来本分野の商品としてはバルクでルーズな状態の連続
したガラス繊維マットに溶融ポリマーを加圧含浸して作
られたいわゆるＧＭＴ型スタンパブルシートがある。ま
た非品性の熱可塑性樹脂を溶融にして補強繊維シートに
含浸させる方法もある。

（発明が解決しようとする課題） 上記ＧＭＴ型スタンパブルシートの溶融含浸工程におい
ては、マトリックスとなる溶融ポリマーをガラス繊維の
マットの中に均一に押し込み、含浸させる工程が必要で
ある。そのためにはかなりな圧力と時間を要し、その工
程の設備は大がかりなものとなる。さらに補強繊維の含
有率が大の場合、含浸はますます困難になる。

また一方、非品性の熱可塑性樹脂を溶液にして補強繊維
シートに含浸する方法は、残留溶剤を低く抑えるための
プロセスコストと溶剤回収コストがかかってきて大変コ
スト高になってしまう。

本発明では極めて簡易な工程で本含浸を達成すること、
もしくは従来のＧＭＴ型スタンパブルシートの含浸工程
で、より高い補強繊維含有率（例えば６０ｗｔ％以上）
を実現できる方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とをシ
ート状に集合させ、前記熱可塑性樹脂繊維を溶融させた
熱可塑性コンポジット用シート状物であって、該シート
状物中の補強繊維の含有率は好ましくは５０重量％以上
であり、かつ補強繊維の含有率のバラツキ（ＣＶ％）が
５％以下であることを特徴とする熱可塑性コンポジット
用シート状物であり、さらに補強繊維と熱可塑性樹脂繊
維との混繊糸をシート状に集合させたシート状物を加熱
および加圧し、該シート状物中の熱可塑性樹脂繊維を溶
融含浸させることを特徴とする熱可塑性コンポジット用
シート状物の製造法である。

本発明では補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との混繊糸を使
用しているので単繊維の単位レベルで両者の混合が実現
している。補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との混繊度（混
繊糸の断面を顕微鏡下で観察し、熱可塑性樹脂繊維に接
触している補強繊維の本数を数え、熱可塑性樹脂繊維に
接触している補強繊維の全補強繊維に対する割合、％で
示す。）が３０％以上であり、好ましくは５０％以上で
ある。したがって、本混繊糸をシート状に集合させ、熱
可塑性樹脂を溶融させ該シートを加圧した場合、マ）　
ＩＪソックスなる熱可塑性樹脂の含浸が容易に進行する
。したがって本含浸工程の設備が従来のＧＭＴ型スタン
パブルシートの含浸工程より簡易にできる。またはＧＭ
Ｔ型スタンパブルシートの含浸工程を用いた場合、より
高い補強繊維含有率を実現できる。また混繊糸において
は補強繊維とマトリックス樹脂との割合は高い精度で一
定に保たれているので、本発明の成形シート状物におい
ては補強繊維とマトリックス樹脂の比率の場所的な変動
は極めて少なくなる。

補強繊維の本発明のシート状物中の含有率（重量％）の
バラツキは該シートの４ｄ単位で測定した場合、幅方向
ならびに長手方向のバラツキであるＣｖ％（（標準偏差
値／平均値）ｘｌｏｏ）が５％以下であり、好ましくは
３％以下であり、より好ましくは２％以下である。

本発明における補強繊維とは、カーボン繊維、ガラス繊
維、パラ型アラミド繊維等の連続フィラメントを指すが
これらに限定されるわけではない。

熱可塑性樹脂繊維とは、これを溶融含浸後には成形品コ
ンポジットのマトリックス成分になるものであり、ナイ
ロン６、ナイロン６６、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等の連続フィラ
メントを指すがこれらに限定されるわけでない。

混繊糸とは単繊維レベルで２種以上の連続フィラメント
が糸断面からみて互いに混じり合っている糸であり、本
発明では補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とから構成され、
補強繊維の含有率（重量％）が５０重量％以上の場合に
、特に本発明の特徴が発揮される。

その製法としては種々の方法が挙げられるが例えばガラ
ス繊維（補強繊維）とナイロン繊維（熱可塑性樹脂繊維
）の場合、空気噴出流を用いたいわゆるラスラン法等に
よって混繊することができる。

かくして得られた混繊糸をシート状に集合した後、熱可
塑性樹脂繊維を溶融し、該シート状物を加圧し、冷却す
ることによって固形の平面シートを得る。シート状に集
合させるには該混繊糸を連続糸のまま平面なコンベア上
に均一な密度分布を取るようにふり落としてもよく、特
定の長さ例えば５〜１００　＋ｎの間の長さに切断して
均一厚みを有するウェブを形成してもよい。またルーズ
でバルクな連続ロービングよりなるマットと溶融ポリマ
ーよりなる系に平行的配列させつつ挿入してもよい。ま
た混繊糸を予め布状にテキスタイル加工（製織、製編な
と）して得られた平面状集合体を用いてもよい。

混繊糸を使用して製織や製編したシート状物の場合、織
密度、編密度、目付等を調整することにより、多孔性７
−トとすることも可能であり、しかも特定の開孔率の多
孔性シートやプレートを再現よく容易に製造することが
できるというメリットがある。要するに混繊糸をシート
状になるよう集合させればよく上記に限定されるもので
はない。

該シート状物を加熱し熱可塑性樹脂繊維を溶融した後、
該シート状物を加圧する。加熱の方法はＩＲ，熱風、高
周波加熱等が挙げられるが、空気中での加熱による熱可
塑性樹脂の劣化を防ぐには後二者が好ましい方法である
。加圧はロール、ベルト、平板等で行えばよいが、該シ
ート状物と接触する加圧子は該シート状物が該熱可塑性
樹脂のガラス転移点Ｔｇ付近まで冷却した後、該シート
状物から離れるようにすれば該シート状物からの加圧子
の引き離しか円滑にいく。したがって連続的に動いてい
る二つのベルトの間に該シート状物をはさみ、ベルトを
介して加圧してやるのが最も生産効率上好ましいやり方
である。いずれにせよ熱可塑性樹脂マ）　ＩＪフックス
補強繊維にほぼ完全に含浸するように温度、圧力、時間
を取ってやるのが好ましい。

（実施例） 以下に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

実施例　１ 補強繊維としてＥ−ガラス繊維、熱可塑性樹脂繊維とし
てポリプロピレン繊維を８５対３５重量比の割合いで組
み合わせた混繊糸を４５Ｗづつの長さに切断しつつ、面
内に均一な厚みになるよう振り落とし、これを加熱した
長さ５ｍの二つの連続スチール製ベルトの間にはさんで
加圧した。この場合ベルト入口温度は２３０℃、出口の
温度は６０℃になるようベルトの長手方向に温度勾配を
つけてあった。圧力は２０　ｋｇ　／　ｃｌで送り速度
は５ｍ／分であった。かくしてＥ−ガラス繊維を含有シ
、ホリブロピレン樹脂がマトリックスとして均一に含浸
された平面シートを得ることができた。

該シートの４ｄ単位で測定した補強繊維含有率（重量％
）の幅方向ならびに長手方向のバラツキ（ＣＶ％）はそ
れぞれ１．６％、１．３％であった。

実施例　２ 実施例１で得た混繊糸を型に入れ、２３０℃に加熱し、
１００　ｋｇ　／　ｃＪの成形圧力でプレスして開孔率
１０％、厚さ２ｍｍの多孔性シートを作成した。

該シートはポリプロピレン樹脂マトリックスがガラス繊
維間に含浸され、ガラス繊維の含有率の幅方向ならびに
長手方向のバラツキ（ＣＶ％）は、それぞれ２．５％、
２．２％であった。

（発明の効果） 本発明の方法で極めて簡易な設備で熱可塑性樹脂をマト
リックスとして均一に含浸したシート状物を作ることが
できる。また本発明によるシート状物はシート状物中で
の補強繊維の偏差が極めて小さいという特徴を有する。

また本発明によれば従来の溶融含浸法では実現が困難で
あった補強繊維の高含有率のシート状物を容易に作るこ
とができる。

不連続な補強繊維系の本発明シート状物に対してはいわ
ゆるフロースタンピング、熱成形、深絞り成形等のプレ
ス成形が適用でき、連続補強繊維系には熱成形や深絞り
成形が適用できる。本発明シート状物では成形サイクル
時間を短くすることが出来るので成形コストを下げるこ
とができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とをシート状に集合
   させ、前記熱可塑性樹脂繊維を溶融させた熱可塑性コン
   ポジット用シート状物であって、該シート状物中の補強
   繊維の含有率のバラツキ（ＣＶ％）が５％以下であるこ
   とを特徴とする熱可塑性コンポジット用シート状物。
2. （２）補強繊維と熱可塑性樹脂繊維との混繊糸をシート
   状に集合させたシート状物を加熱および加圧し、該シー
   ト状物中の熱可塑性樹脂繊維を溶融含浸させることを特
   徴とする熱可塑性コンポジット用シート状物の製造法。